高速运转的需求导致传统机械轴承式电机的使用受到了很大的限制,而磁悬浮开关磁阻电机兼具开关磁阻电机和磁悬浮轴承的特点,具有损耗低、轴向利用率高、临界转速大等优点,在飞轮储能、航天航空等领域拥有广阔应用前景。经多年研究,国内外专家相继提出多种结构的磁悬浮开关磁阻电机。单绕组磁悬浮开关磁阻电机与双绕组磁悬浮开关磁阻电机相比,具有绕组利用率高、运行稳定、易于控制等优点,受到国内外学者的广泛关注。本文以12/8结构的混合外转子单绕组磁悬浮开关磁阻电机为研究对象,针对其运行原理、数学模型、本体优化设计、数字系统设计方面进行了深入研究。本文在国家自然科学基金(51377074)项目资助下开展研究工作,主要工作如下:(1)研究了12/8极混合外转子单绕组磁悬浮开关磁阻电机的结构与工作原理,利用虚位移法与等效磁路法分别对凸极转子部分与圆盘转子部分进行数学建模,并利用有限元仿真软件验证数学模型的准确性,为电机参数优化提供理论基础。(2)对12/8极混合外转子单绕组磁悬浮开关磁阻电机进行本体设计,推导了主体尺寸计算公式。用有限元单一变量法对电机结构参数进行了分析,根据各参数对转矩、悬浮力的影响找出需要优化的关键参数。(3)采用粒子群优化算法对12/8极混合外转子单绕组磁悬浮开关磁阻电机关键参数进行优化,建立电机性能的多目标优化函数,设计了电机参数的优化流程,用有限元分析验证了优化结果的可靠性。(4)构建了以DSP和FPGA为核心的高速数字控制系统,在硬件系统中设计了功率变换电路、保护电路、信号检测电路、硬件接口电路;在软件系统中给出了主程序、初始化程序以及中断程序。最后,总结了本文所开展的工作,并提出了下一步需要研究的内容和重点。